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Hurricanes und Twister

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  • Hurricanes und Twister

    Anläßlich der vielen Hurricanes in den USA möchte ich nochmal einen Thread zu den faszinierenden aber auch zerstörischen Stürmen aufmachen. Speziell technisch, wie sie entstehen usw. Dazu habe ich von Wikipedia Informationen zusammengesucht.

    Hurricanes



    Als Hurrikan (Etymologie siehe 'Huracan') wird ein tropischer Wirbelsturm bezeichnet, wenn er sich im Atlantik, in der Karibik, im Nordpazifik östlich der Datumsgrenze oder im Südpazifik östlich von 160° O entwickelt.

    Andere Namen für tropische Wirbelstürme sind Zyklon (Indien), Taifun (im westlichen Pazifik) oder tropical cyclone (Australien; der in deutscher Literatur gelegentlich anzutreffende Begriff Willy Willy bezeichnet eine Kleintrombe und keinen tropischen Wirbelsturm).

    Der Hurrikan hat eine Windgeschwindigkeit von 118 km/h oder mehr (also Windstärke 12 auf der Beaufort-Skala). Hurrikane können in der Zeit von Mai bis Dezember entstehen, die offizielle Saison läuft vom 1. Juni bis zum 30. November. Sie können bis zu zwei Wochen andauern und Flächen von mehreren 100 Kilometern Durchmesser verwüsten.


    Das Wort Hurrikan kommt ursprünglich aus dem Indianischen und bedeutet so viel wie "Gott des Windes" (siehe auch Huracan).

    Die hohen Windgeschwindigkeiten, Wellen und schwere Niederschläge stellen eine große Gefahr dar. Den höchsten materiellen Schaden richtete 1992 der Hurrikan Andrew mit etwa 30 Milliarden Dollar an; er wurde aber vermutlich im August 2005 von Hurrikan Katrina übertroffen, der mit Windgeschwindigkeiten von 250 bis 300 km/h über Florida, Louisiana (besonders der Großraum New Orleans), Mississippi, Alabama und Tennessee hinwegzog und wahrscheinlich rund tausend Opfer forderte. Hurrikan Katrina tobte auf über 233.000 Quadratkilometern; dies entspricht fast der Fläche Großbritanniens. Rund 350.000 Häuser wurden zerstört. Die Gesamtschäden werden auf etwa 125 Milliarden Dollar (100 Milliarden Euro) geschätzt. Die Schadenssumme ist größer als die der zwölf nächstschweren Hurrikane zusammengenommen und etwa fünfmal so groß wie der von Andrew angerichtete Schaden.


    Entstehung

    Hurrikane entstehen über dem Meer; dabei muss die Wassertemperatur mindestens um die 25°C betragen. Wasser verdunstet, steigt auf, und große Gewitterwolken bilden sich. Durch die aufsteigenden Luftmassen entsteht über der warmen Meeresoberfläche ein Unterdruck, und feuchte Meeresluft strömt wegen der Luftdruckunterschiede aus der Umgebung nach. Die aufsteigenden Luftmassen werden durch die Corioliskraft in Rotation versetzt, ein Wirbel entsteht. Durch Auskondensieren der Luftfeuchtigkeit wird die latente Wärmeenergie der Luftmasse freigesetzt und unter Einfluss der Corioliskraft in Bewegungsenergie umgewandelt. Die Geschwindigkeit steigt langsam an; ab einer Windgeschwindigkeit von 62 km/h (Windstärke 8) spricht man von einem tropischen Sturm. Wenn in diesem Wirbel die Windgeschwindigkeit weiter ansteigt, während er sich westwärts weiterbewegt, entwickelt er sich zu einem Hurrikan mit einer Windgeschwindigkeit von 118 km/h und mehr (Windstärke 12). Ein solches System bezieht seine Energie aus dem warmen Oberflächenwasser der tropischen Breiten und kann von seiner Entstehung als tropische Depression bis zu seiner Auflösung über Land oder kühlerem Wasser eine Lebensdauer von ein bis vier Wochen erreichen.

    Typische Merkmale

    Typisch ist das sogenannte "Auge"; eine windfreie, niederschlagsfreie und wolkenarme Zone im Zentrum des Hurrikans. Der Durchzug des Auges wurde früher oft mit dem Ende des Sturms verwechselt; Menschen, die sich währenddessen ins Freie begaben, wurden vom erneut hereinbrechenden Sturm überrascht und fielen ihm zuweilen zum Opfer. Ein Hurrikan dreht sich immer links herum (gegen den Uhrzeigersinn), da er auf der nördlichen Halbkugel entsteht. Durch diese Drehung bringt er stets unsymmetrische Gefahren mit sich.

    Twister(Tornado)



    Ein Tornado (span. tornar = umkehren, wenden, Partizip tornado; tornear = wirbeln, drechseln), auch Großtrombe, Wind- oder Wasserhose, amerikanisch Twister genannt, ist ein kleinräumiger Luftwirbel in der Erdatmosphäre, der eine mehr oder weniger senkrechte Drehachse aufweist und im Zusammenhang mit konvektiver Bewölkung (Cumulus und Cumulonimbus) steht, was auch dessen Unterschied zu Kleintromben (Staubteufeln) ausmacht. Der Wirbel erstreckt sich hierbei durchgehend vom Boden bis zur Wolkenuntergrenze. Diese Definition geht auf Alfred Wegener (1917) zurück und ist in dieser Form heute noch allgemein anerkannt.

    Die Begriffe Wind- und Wasserhose (engl.: Waterspout) bezeichnen im deutschen Sprachraum Großtromben (Tornados im weiteren Sinne) über Land beziehungsweise größeren Wasserflächen (Meer, große Binnenseen). Windhose ist dabei ein Synonym für einen Tornado im engeren Sinne über Land.

    Die Bezeichnung „Windhose“ wird jedoch von Meteorologen zunehmend abgelehnt. In der älteren Literatur noch wohldefiniert (Wegener), wurde der Begriff in der jüngeren Vergangenheit vermehrt undifferenziert für verschiedene Phänomene im Zusammenhang mit plötzlich auftretenden starken Winden verwendet (zum Beispiel Downburst) oder fälschlich auf Kleintromben bezogen. Zudem wurde der Eindruck eines Unterschieds zwischen „großen“ Tornados in Nordamerika und „kleinen“ Windhosen in Europa erweckt. Ein Unterschied zwischen Windhosen und Tornados besteht jedoch weder bezüglich ihrer physikalischen Natur, noch bezüglich ihrer Stärke.


    Entstehung


    Die Entstehung von Tornados ist sehr komplex und bis heute ein aktueller Forschungsgegenstand. Trotz offener Fragen im Bezug auf Details sind die Voraussetzungen und die prinzipiellen Mechanismen der Tornadogenese recht gut bekannt. Unter den entsprechenden Bedingungen können sich Tornados an jedem Ort während des ganzen Jahres bilden; die Atmosphäre „kennt“ weder den Kalender noch die Geographie.

    Grundlagen

    Für die Entstehung von Tornados müssen zunächst die Voraussetzungen für hochreichende Feuchtekonvektion gegeben sein. Diese sind bedingte Labilität, also eine hinreichend starke vertikale Temperaturabnahme, genügendes Feuchteangebot (latente Wärme) in den unteren 1-2 km der Atmosphäre sowie Hebung der Luftmasse, um die Feuchtekonvektion auszulösen. Hebungsmechanismen können thermischer (Sonneneinstrahlung) oder auch dynamischer (Fronten) Natur sein. Wesentlicher Energielieferant solcher Stürme und von Gewittern allgemein ist die im Wasserdampf der feuchten Luftmasse gespeicherte latente Wärme, welche bei der Kondensation freigesetzt wird. Erst diese zusätzliche Wärmemenge ermöglicht ein hochreichend freies Aufsteigen der Luft (Feuchtekonvektion), da die Atmosphäre gegenüber trockener Konvektion abgesehen von bodennaher Überhitzung stabil ist. Im letzteren Fall kann es lediglich zur Bildung von Kleintromben kommen. Eine Art Übergangsform sind dynamisch ausgelöste Kleintromben, so genannte Böenfrontwirbel (Gustnado) an der Böenfront eines Schauers oder Gewitters. Diese können sich aber in einen Tornado entwickeln, sofern sie Kontakt zu dem feuchtkonvektiven Aufwind bekommen und so verstärkt werden.

    Merkmale

    Im Anfangsstadium ist ein Tornado zunächst fast unsichtbar. Erst wenn im Inneren des Wirbels durch den Druckabfall Wasserdampf kondensiert oder Staub, Trümmer, Wasser und dergleichen aufgewirbelt werden, tritt der Tornado auch optisch in Erscheinung. Eine durchgehende Kondensation von der Wolke bis zum Boden ist aber nicht in jedem Fall zu beobachten. Eine solche von der Mutterwolke ausgehende Kondensation wird als Trichterwolke (engl. funnel cloud) bezeichnet. Erreicht der Luftwirbel den Boden nicht, so spricht man von einer Blindtrombe. Für einen Tornado ist der Bodenkontakt des Luftwirbels entscheidend, nicht dessen durchgehende Sichtbarkeit. Sind z.B. unter einer Trichterwolke Windwirkungen, z.B. Schäden am Boden nachweisbar, handelt es sich um einen Tornado. Die Gestalt des Luftwirbels ist sehr vielfältig und reicht von dünnen schlauchartigen Formen bis zu einem mehr oder weniger breiten sich nach oben erweiternden Trichter (siehe nebenstehende Abbildungen und Weblinks). Dabei kann der Durchmesser einige Meter bis hin zu 500 m, sogar bis über 1 km betragen. Nicht selten treten bei großen Durchmessern mehrere Wirbel auf, die um ein gemeinsames Zentrum kreisen, was als Multivortex-Tornado bezeichnet wird.
    Die interne Rotationsgeschwindigkeit des Windes ist jedoch meist wesentlich höher als die der linearen Bewegung. Sie ist auch für die verheerenden Verwüstungen verantwortlich, die ein Tornado hinterlassen kann.

    Die höchste je registrierte Windgeschwindigkeit innerhalb eines Tornados wurde während des Oklahoma Tornado Outbreak am 3. Mai 1999 bei Bridge Creek, Oklahoma (USA) mit einem Doppler-Radar bestimmt. Mit 496 ± 33 km/h lag sie im oberen Bereich der Klasse F5 der Fujita-Skala; die obere Fehlergrenze reicht sogar in den F6-Bereich. Dies ist damit die höchste je gemessene Windgeschwindigkeit auf der Erdoberfläche überhaupt. Oberhalb der Erdoberfläche erreichten nur Jetstreams höhere Windgeschwindigkeiten. In der offiziellen Statistik zählt dieser Tornado aber mit Rücksicht auf den wahrscheinlichsten Wert und die Unsicherheiten als F5.

    Der größte Unterschied zwischen Hurricanes und Twister ist wohl das Hurricanes vom Durchmesser viel größer sind. Sie können auch nur über dem Meer enstehen. Twister dagegen können höhere Windgeschwindigkeiten erreichen und zumindest lokal größere Zerstörungen anrichten. Anscheinend überall entstehen.

    Auch ist man sich bei den Ursachen für Tornados wohl nicht ganz einig.

  • #2
    Hm, in dem Fall schein Wikipedia nicht auf dem neuesten Stand. Es ist relativ gut bekannt, wie Tornados entstehen. Wenn sich eine Gewitterwolke so hoch auftürmt, dass sie die Stratosphäre erreicht, bezeichnet man sie als Superzelle. Erreicht sie zusätzlich noch die Jetstreams, dann wird die Superzelle in einem Zusammenspiel mit der Erdrotation in eine schnelle Drehbewegung versetzt, so dass sich ein Strudel ausbildet.

    Daraus ergibt sich auch, dass sich Tornados nicht über den Polen bilden können, also das ist auch nicht ganz richtig, dass sie überall entstehen können
    Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
    endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
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    • #3
      Och ne, nicht schon wieder! Wir hatten diesen ganzen Kram vor kurzem erst in Erdkunde.

      Man arbeitet ja jetzt (angeblich!) daran, Hurrikans abzulenken, indem man z.B. das Meer an einer Stelle erwärmt, wodurch der Hurrikan dort hinzieht und vielleicht das Land verschont. Halte ich für Schwachsinn, denn:

      1. Wie will man die enorme Menge an Energie aufbringen, um das Meer an einer Stelle zu erwärmen?
      2. Wo wird der Hurrikan dann hinziehen?
      3. Letztendlich muss er über dem Land auslaufen. Würde das "Umlenken" also wirklich etwas bringen?

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      • #4
        Zitat von Spocky
        Hm, in dem Fall schein Wikipedia nicht auf dem neuesten Stand. Es ist relativ gut bekannt, wie Tornados entstehen.
        Ich hatte nicht richtig gelesen...
        Trotz offener Fragen im Bezug auf Details sind die Voraussetzungen und die prinzipiellen Mechanismen der Tornadogenese recht gut bekannt.



        Wenn sich eine Gewitterwolke so hoch auftürmt, dass sie die Stratosphäre erreicht, bezeichnet man sie als Superzelle. Erreicht sie zusätzlich noch die Jetstreams, dann wird die Superzelle in einem Zusammenspiel mit der Erdrotation in eine schnelle Drehbewegung versetzt, so dass sich ein Strudel ausbildet.
        Steht da so ungefähr auch. Hatte das letztens auch im Fernsehen mal gesehen. Wobei der Jetstream wohl für die Tornado-Rotation bedeutender sein dürfte als die Erdrotation.

        Daraus ergibt sich auch, dass sich Tornados nicht über den Polen bilden können, also das ist auch nicht ganz richtig, dass sie überall entstehen können
        Sind denn Jetstreams zwingend? Die verlaufen ja nicht überall lang oder?



        @Al Freak: Das hatte ich auch in den Nachrichten gesehen.


        1.) Macht das Ganze utopisch.

        2.) Hauptsache nicht durch Ballungsgebiete. Per Modelle kann man den Weg wohl beeinflussen. Am besten wäre aufs Meer.

        3.) Siehe Punkt 2.

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        • #5
          Zitat von Skymarshall
          Ich hatte nicht richtig gelesen...
          OK, alles klar

          Steht da so ungefähr auch. Hatte das letztens auch im Fernsehen mal gesehen. Wobei der Jetstream wohl für die Tornado-Rotation bedeutender sein dürfte als die Erdrotation.
          Ja, natürlich, aber die Erdrotation gibt eben die Drehrichtung vor Tornados auf der Nordhalbkugel drehen wie jedes Tiefdruckgebiet gegen den Uhrzeigersinn, wobeis bei Tornados auch ausnahmen geben kann, aber es ist schon die Regel.

          Sind denn Jetstreams zwingend? Die verlaufen ja nicht überall lang oder?
          Gerade sagtest du noch, Jetstreams seien wichtiger, als die Erdrotation .

          NAja, irgendwie musst du das Teil halt zum Drehen bringen und ich sehe da Jetstreams erstmal als beste Möglichkeit an.
          Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
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          • #6
            Zitat von Spocky
            Ja, natürlich, aber die Erdrotation gibt eben die Drehrichtung vor Tornados auf der Nordhalbkugel drehen wie jedes Tiefdruckgebiet gegen den Uhrzeigersinn, wobeis bei Tornados auch ausnahmen geben kann, aber es ist schon die Regel.
            Aber den meisten Schwung kriegt der Tornado doch vom Jetstream oder?

            Und müßte es dann nicht von der Richtung des Streams anhängig sein?

            Aber ich glaube dir das mal....

            Gerade sagtest du noch, Jetstreams seien wichtiger, als die Erdrotation .
            Ich meinte es auch eher ob sie nur dort entstehen können wo die Streams verlaufen.

            NAja, irgendwie musst du das Teil halt zum Drehen bringen und ich sehe da Jetstreams erstmal als beste Möglichkeit an.
            Mein Reden.

            Normale Wolken drehen sich ja auch nicht einfach wegen der Erdrotation.

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            • #7
              Zitat von Skymarshall
              Normale Wolken drehen sich ja auch nicht einfach wegen der Erdrotation.
              Das ist ja nicht ganz richtig. Die Drehrichtung von Hoch- und Tiefdruckgebieten hängt neben den Jetstreams und der Coreoliskraft auch mit der Erdrotation zusammen.
              Allgemein gibt es aber bei keinem Klimaphänomen nur eine Ursache. Das sind immer Verknüpfungen von ganz vielen unterschiedlichen Einwirkungen.
              Christianity: The belief that some cosmic Jewish zombie can make you live forever if you symbolically eat his flesh and telepathically tell him that you accept him as your master, so he can remove an evil force from your soul that is present in humanity because a rib-woman was convinced by a talking snake to eat from a magical tree.
              Makes perfect sense.

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              • #8
                Zitat von Harmakhis
                Das ist ja nicht ganz richtig. Die Drehrichtung von Hoch- und Tiefdruckgebieten hängt neben den Jetstreams und der Coreoliskraft auch mit der Erdrotation zusammen.
                Allgemein gibt es aber bei keinem Klimaphänomen nur eine Ursache. Das sind immer Verknüpfungen von ganz vielen unterschiedlichen Einwirkungen.
                Ok, aber ich meinte eher die Primärursache. Und da der Jetstream um die 600 Km/h hat, lassen sich die hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Tornados damit gut erklären.

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                • #9
                  Also ich meine, dass die Rotation der Hurrivanes ausschließlich durch die Coreoliskraft zustande kommt. Sie haben ja auch immer den gleichen Verlauf. Parallel zum Äquator (nördlich davon) bei der Entstehung und dann eine nordöstliche Drift.
                  Übrigens, gibt es denn auch Hurricanes südlich des Äquators? Habe noch nie davon gehört. Wenn ja, müssten die sich doch anders rum drehen.

                  Das mit dem Erwärmen des Meeres an einigen ausgewählten Spots per Mikrowellen von einem Satelliten halte ich nun für sehr utopisch. Ich meine auf N24 haben sie mal so was gebracht. Es gab auch schon in den 60´gern Versuche, Hurricans zu "melken" in dem man Silberjodid reinsprühte. Hat sich aber auch nicht bewährt.
                  "Education is the most powerful weapon which you can use to change the world."Nelson Mandela
                  DEUTSCHE AIDS-HILFE-DRK
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                  • #10
                    Zitat von Skymarshall
                    Aber den meisten Schwung kriegt der Tornado doch vom Jetstream oder?

                    Und müßte es dann nicht von der Richtung des Streams anhängig sein?

                    Aber ich glaube dir das mal....
                    Die Jetstreams sind ja nun wesentlich breiter, als die Tornados, das sollte ja wohl klar sein. Sie fließen also in jedem Fall an beiden Seiten des Tornados vorbei, also kann es das nicht sein . Außerdem sind Jetstreams immer grob gesehen Westwinde.

                    Ich meinte es auch eher ob sie nur dort entstehen können wo die Streams verlaufen.
                    Meines Wissens ja.
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                    • #11
                      Zitat von Spocky
                      Die Jetstreams sind ja nun wesentlich breiter, als die Tornados, das sollte ja wohl klar sein. Sie fließen also in jedem Fall an beiden Seiten des Tornados vorbei, also kann es das nicht sein . Außerdem sind Jetstreams immer grob gesehen Westwinde.
                      Ich meinte es auch eher ob sie nur dort entstehen können wo die Streams verlaufen.
                      Meines Wissens ja.
                      Die Jetstreams gelten da wohl nur als Tranbsportmittel. Habe ein paar Bilder zur "Babystube" der Hurricanes über der Westrküste Afrikas und ihren Weg westwärts über den Atlantik gefunden.

                      "Education is the most powerful weapon which you can use to change the world."Nelson Mandela
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                      • #12
                        @ EH: BEi Hurricans mag das ja so sein, aber für die Entstehung von Tornados wohl nicht und nur davon hatte ich ja gesprochen
                        Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
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                        • #13
                          @ Spocky

                          Da habe ich nicht richtig nachgelesen, sorry!

                          Aber was sollen den Jetstreams mit Tornados zu tun haben?
                          Das sind doch eher lokale Ereignisse mit geringen Bewegungsradius. Sie entstehen immer in anderen Wetterfronten (Gewitterzellen) und auch am Rande von Hurricanes, wo ebenfalls große Gewitterzellen entstehen können. Aber das die mit den Jetstreams kausal verbunden sind, stelle ich in Frage.
                          "Education is the most powerful weapon which you can use to change the world."Nelson Mandela
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                          • #14
                            Zitat von EREIGNISHORIZONT
                            @ Spocky

                            Da habe ich nicht richtig nachgelesen, sorry!

                            Aber was sollen den Jetstreams mit Tornados zu tun haben?
                            Das sind doch eher lokale Ereignisse mit geringen Bewegungsradius. Sie entstehen immer in anderen Wetterfronten (Gewitterzellen) und auch am Rande von Hurricanes, wo ebenfalls große Gewitterzellen entstehen können. Aber das die mit den Jetstreams kausal verbunden sind, stelle ich in Frage.
                            Naja, dann lies doch mal den Text von Wikipedia genau durch.

                            Wie hoch die Tornado-Superzellen reichen...

                            Und auch die hohen Geschwindigkeiten können ja nicht einfach von irgendwelchen Gewittern kommen.


                            Die höchste je registrierte Windgeschwindigkeit innerhalb eines Tornados wurde während des Oklahoma Tornado Outbreak am 3. Mai 1999 bei Bridge Creek, Oklahoma (USA) mit einem Doppler-Radar bestimmt. Mit 496 ± 33 km/h lag sie im oberen Bereich der Klasse F5 der Fujita-Skala; die obere Fehlergrenze reicht sogar in den F6-Bereich. Dies ist damit die höchste je gemessene Windgeschwindigkeit auf der Erdoberfläche überhaupt. Oberhalb der Erdoberfläche erreichten nur Jetstreams höhere Windgeschwindigkeiten. In der offiziellen Statistik zählt dieser Tornado aber mit Rücksicht auf den wahrscheinlichsten Wert und die Unsicherheiten als F5.
                            @Spocky: Selbst wenn der Jetstream breiter ist, ist er die größte "Entstehungskraft" des Tornados. Aber kann ja sein das für die Rotationsrichtung die Erdrotation entscheidener ist. Für die Rotationgeschwindigkeit jedenfalls nicht.

                            Kommentar


                            • #15
                              Zitat von Skymarshall
                              Naja, dann lies doch mal den Text von Wikipedia genau durch.

                              Wie hoch die Tornado-Superzellen reichen...

                              Und auch die hohen Geschwindigkeiten können ja nicht einfach von irgendwelchen Gewittern kommen.[...]
                              Ich habe den Text durchgelesen und kann trotzdem keinen Hinweis darauf finden, dass die Jetstreams einen unmittelbaren Zusammenhang mit Tornados haben.
                              Der einzige Hinweis auf die Jetstreams ist der Vergleich mit den gemessenen Windgeschwindigkeiten.
                              Wie in dem Bericht von Wiki zu lesen ist, stellt die Wärme den größten Energielieferanten eines Tornados dar.
                              Zitat von Wikipedia
                              [...]Wesentlicher Energielieferant solcher Stürme und von Gewittern allgemein ist die im Wasserdampf der feuchten Luftmasse gespeicherte latente Wärme, welche bei der Kondensation freigesetzt wird. Erst diese zusätzliche Wärmemenge ermöglicht ein hochreichend freies Aufsteigen der Luft (Feuchtekonvektion), da die Atmosphäre gegenüber trockener Konvektion abgesehen von bodennaher Überhitzung stabil ist.[...]
                              OK, Gewitter und Stürme werden hier getrennt aufgeführt, dennoch gehen beide meistens zusammen einher, da sie ja auch den gleichen Energielieferanten haben. Und bei einer Feuchtekonvexion, verbunden mit starken Wärmeunterschieden sind auch die Vorraussetzungen für Gewitterzellen gegeben.
                              Ich kann wie gesagt, keinen Zusammenhang mit Jetstreams erkennen.
                              "Education is the most powerful weapon which you can use to change the world."Nelson Mandela
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